ALLBUS-TAP 工业以太网抓包工具

目前市场上的抓包工具普遍比较昂贵，所以笔者设计制作了一款平民价格的抓包工具：ALLBUS-TAP。该抓包工具可以抓取当前所有已知的百兆工业以太网，并准确记录数据帧经过TAP的时刻。且ALLBUS-TAP抓取过程对网络仅造成0.7us的固定延迟，对于大部分设备来说是没有影响的。

TAP有三个网口，其中电源侧的网口用于将捕获的报文上传至PC，并通过Wireshark软件进行数据包的捕获和分析，另一侧的两个网口进行网络报文的转发。

使用领域:

Ø 抓取以太网报文并进行分析

Ø 查找报文的CRC错误

Ø 比较输入数据帧和输出数据帧

Ø 测量网络帧的抖动和延迟

Ø 分析主控端发送数据的流程和原理

Ø 分析处理设备处理网络帧的流程和原理

Ø 测量主控设备的实时性

Ø 测量处理设备的响应性能

Ø 工业以太网数据的监控及备份

技术参数:

Ø 2 + 1的百兆以太网端口

Ø Uplink端口：-100Mbit/s 100BASE-TX RJ45 Port, 半双工

Ø Probe端口：-100Mbit/s 100BASE-TX RJ45 Port x2, 全双工

Ø Probe延迟：0.7us

Ø 时间戳分辨率：1ns

Ø 标记出错的CRC报文，且重新打包传送到PC

Ø Probe端口最大带宽：-50Mit/s

Ø 自动使用TAP记录的时间代替Wireshark的时间戳

通用参数:

Ø 支持电压为5V DC

Ø 尺寸(W x H x D)约为63mm * 95mm* 37mm

Ø 允许允许环境温度范围0-60℃

Ø 允许的存储环境温度为-30-80℃

Ø 允许相对湿度90%，无冷凝

Ø 保护类型 IP20

TAP抓包教程：

抓包工具需要配合对应的wireshark插件使用，且插件需和wireshark的版本和操作系统进行匹配。以下简单介绍下如何使用TAP抓包工具抓取EtherCAT报文。

1. 将对应的插件复制到wireshark安装目录的plugins的子目录下面(该子目录表示wireshark的版本为2.0.2。版本对应插件tap_32_2.0)。

2. 将EtherCAT主站的网线插入到TAP两个网侧的任意一个网口，将从站网线连接到该侧的另外一个端口，将电源侧的网口连接到带Wireshark软件的PC上。打开电源。

3. 打开wireshark，由于抓取的是EtherCAT报文，可以将filter设置成proto 0x88A4，如下图所示。双击本地连接开始抓包。

4. 启动Twincat，新建工程并扫描从站设备。扫描到从站后，可以在wireshark中看到捕获到的EtherCAT报文。

5. 使用twincat控制电机的运转。

6. 设置过滤器为ecat.cmd == LRW，显示周期性数据包。如下图所示。

7. 设置过滤器为ecat.cmd == LRW && eth.addr == 00:00:00:00:00:00，只显示主站发出去的周期性数据包。

8. 将数据包导出为csv模式

9. 使用excel打开导出的csv文件，计算相邻两项时间的差值并绘制成折线图，可以通过折线图观察主站发包的抖动。如下图所示。

还可以使用Matlab进一步统计主站的发包时间分布。

附录：

TAP会附带一些数据在原始数据帧的尾部，用于记录FCS, Port,Crc error和timestamp等。如下图所示。

FCS ：原始报文的帧校验码

Port ：表示数据帧进入的端口

Crc Error：数据是否有crc错误

Timestamp: 数据帧到达端口的时间，精确到ns

除以上四个，其他信息为保留位，没有实际使用。

连接说明图：

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